【技术实现步骤摘要】
基于PSO算法的压电微驱动变频定位平台建模辨识方法
本专利技术涉及微纳米级定位和驱动
，具体涉及一种基于PSO算法的压电微驱动变频定位平台建模辨识方法。
技术介绍
近十年来，微驱动系统已成为机械系统的重要组成部分，在机器人、精密制造、医学等相关领域显示出独特的特点。作为微驱动系统的执行机构，基于智能材料的微驱动部件的性能对微驱动系统的精度和可控性有很大影响。压电驱动器以其微纳米级操作精度、响应速度快等特点在高精度微驱动方面显示出优越性，能够满足某些微驱动系统的特殊精度要求。尽管压电驱动器具有良好的性能，但压电驱动器的外部干扰和内部不确定性成为提高驱动精度的主要限制因素，如迟滞效应，蠕变和速率相关特性是影响驱动性能提高的主要非线性因素。为了克服压电驱动器非线性对微驱动系统精度、可靠性和稳定性的不利影响，有必要考虑压电驱动器的内部非线性，并对其输入输出特性进行精确建模。目前针对压电陶瓷驱动器内部非线性，最主要的是迟滞非线性，已有大量学者对该特性进行了大量研究。目前针对迟滞非线性常用的一种建模方法是采用迟滞模型描述迟...
【技术保护点】
1.一种基于PSO算法的压电微驱动变频定位平台建模辨识方法，其特征在于，所述的建模辨识方法包括以下步骤：/nS1、搭建基于压电陶瓷驱动器的压电微驱动变频定位平台，通过激光位移测量装置，测量变频电压信号激励下压电陶瓷驱动器在垂直方向上的位移；/nS2、建立压电微驱动变频定位平台的内部动态模型，其中压电陶瓷驱动器的动态模型为：/n
【技术特征摘要】
1.一种基于PSO算法的压电微驱动变频定位平台建模辨识方法，其特征在于，所述的建模辨识方法包括以下步骤：
S1、搭建基于压电陶瓷驱动器的压电微驱动变频定位平台，通过激光位移测量装置，测量变频电压信号激励下压电陶瓷驱动器在垂直方向上的位移；
S2、建立压电微驱动变频定位平台的内部动态模型，其中压电陶瓷驱动器的动态模型为：
对式(1)一般化为：
则线性动力学部分定义为
其中，υ(t)为压电微驱动变频定位平台的驱动电压，H[υ](t)为压电陶瓷驱动器内部迟滞特征，yo为压电陶瓷驱动器在垂直方向上的位移，和分别为yo的一阶求导和二阶求导，α1＝Da/M，α0＝K/M，β＝Γυo/M均为压电陶瓷驱动器内部机电特性相关参数，采用RDPI迟滞模型来描述压电陶瓷驱动器内部迟滞特征，其中，RDPI迟滞模型为rate-dependentPrandtl-Ishlinskii迟滞模型的简称，
同时，
其中，ρ0为正常数，为play算子，ρi，i＝1,2,…,n为play算子的权重，且满足ρi≥0，n为play算子的个数，为动态阈值函数，为驱动电压υ(t)的一阶求导，σ和μ为正常数，令则有
H[υ](t)＝ρ0υ(t)+d(t)(6)
即该迟滞特征可分解为线性部分ρ0υ(t)和有界非线性扰动部分d(t)；
S3、采用优化型PSO算法对压电微驱动变频定位平台的内部动态模型进行辨识，过程如下：
S31、设置参数的运动范围，随机初始化种群中粒子的速度和位置公式如下：
其中，ε＝1,2,...L，ε表示种群中第ε个粒子，L为种群大小，为每个粒子的维度，即待辨识参数的个数，χ表示第χ个参数，xminχ、xmaxχ分别为第χ个参数位置的最大值和最小值，同理，vminχ、vmaxχ为第χ个参数速度更新时的最大值和最小值，分别为第ε个粒子的初始位置和速度，r1、r2为[0,1]范围内的随机值；
S32、计算种群中每个粒子的适应度函数值以对粒子进行评价，第ε个粒子的适应度值为，
其中
其中，η＝1,2,…,T，T为辨识参数时选取的样本数，
Δid＝[Δid(1),Δid(2),…,Δid(η),…,Δid(T)]为模型输出，
Δo＝[Δo(1),Δo(2),…,Δo(η),…,Δo(T)]为实验测量输出；
S33、更新粒子的速度和位置，计算公式如下：
xε(γ+1)＝xε(γ)+vε(γ+1)(11)
其中，γ＝1,2,...,Ξ，γ为当前迭代次数，Ξ为最大迭代次数，xε为第ε个粒子的位置，vε为第ε个粒子的速度，pε为第ε个粒子的历史最优值，pb为整个种群的全局最优值，pa为在粒子群中随机选取的一个粒子，ζ、ξ和κ为[0,1]范围内的随机值...
【专利技术属性】
技术研发人员：冯颖，李颖，怀斯·艾哈迈德，甘胜利，
申请(专利权)人：华南理工大学，
类型：发明
国别省市：广东;44
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